癌症转移三阶段

解读 鹏哥
2023-11-30 11:20 776人浏览 0人回复
来源: 闲谈 Immunology 收藏 分享 邀请
摘要

癌症转移是癌细胞在时间上由播散、休眠、定植三种形式叠加形成的癌症发展终末期,在此过程中,癌细胞能以不受限的方式进行生长,通过引起患者全身器官功能障碍,最终导致患者死亡。Cell. 2023;186(8):1564-1579.对于 ...

癌症转移是癌细胞在时间上由播散、休眠、定植三种形式叠加形成的癌症发展终末期,在此过程中,癌细胞能以不受限的方式进行生长,通过引起患者全身器官功能障碍,最终导致患者死亡。

Cell. 2023;186(8):1564-1579.

对于各阶段人们都进行了各种方向的尝试,包括预测、治疗。

播散阶段

癌细胞播散便是转移的起始,而转移则由癌细胞通过上皮-间质转化(EMT)启动。通过EMT,癌细胞获得侵袭、抗应激、传播的能力,进入血液后成为循环肿瘤细胞(CTC),更容易通过循环到达其他部位。

Trends Cancer. 2023;9(4):355-371. 

研究CTC

CTC被认为是转移的种子,因此研究CTC对于了解转移具有重大潜力。不过这个方向目前面临着几个问题:

  1. CTC稀有性:CTC、白细胞比例为1:1-10^7;
  2. CTC不稳定性:分离后由于缺乏细胞通讯引起失巢凋亡;
  3. 亚型:不仅有单体形式,还有CTC簇、癌细胞-免疫细胞融合细胞,以及还存在间充质表型CTC、干细胞样CTC;
  4. 癌症异质性:逃避检测。

为克服上述限制人们开发了几种体内外的临床前模型:

模型
简介
体外
球体3D培养系统
体外筛选、量化药物敏感性
类器官3D培养系统

抗癌药物预测;

评估药物疗效;

体内
细胞系衍生的异种移植模型(CDX)

通过枚举CTC、筛选药物来预测预后;

荧光改造进行体内追踪;

但不适合精准医学。

患者衍生的异种移植模型(PDX)

用于建立稳定细胞系;

用于生成CTC-DX;

用于进行下游组学分析。

CTC衍生的异种移植模型(CTC-DX)

来自广泛转移和巨大肿瘤负荷患者;

不过无法建立早期CTC-DX模型。

人源化模型

理想化模型可以整合所有来源患者免疫系统,但实际操作过程很难获得足量造血干细胞。

靶向迁移功能

循环中CTC以单细胞或簇形式存在,虽然簇的量很少,但其中包含的来自原始肿瘤微环境(TME)的各种成分使其存活能力更强。因此CTC簇是癌细胞传播的主要形式

Signal Transduct Target Ther. 2020;5(1):28.

针对播散阶段,干预的最佳策略可能是以癌细胞的运动形式为目标,包括ATP可用性、线粒体代谢、细胞骨架动力学等。涉及的相关靶点:

途径靶点相关药物
细胞粘附
整合素
αvβ3/αvβ5,最高phase3
粘着斑激酶(FAK)
最高phase2
细胞极化
Rac
临床前
PI3K-mTOR
最高phase1
ECM重塑
基质金属蛋白酶(MMP)
最高phase3
肌动蛋白收缩力
ROCK通路
Fasudil
细胞骨架
微管蛋白组装和功能

紫杉醇;

多西紫杉醇;

长春花生物碱。

线粒体线粒体复合体Ⅰ

复合物Ⅰ:二甲双胍、Tamoxifen;

复合物Ⅳ:As2O3。

线粒体金属稳态

铜:Elesclomol(NCT00888615, NCT00522834;

铁:Deferoxamine。

休眠阶段

CTC通过循环到达新生态位后面临着各种环境挑战,为保证自身稳定,部分癌细胞进入了休眠状态,整体表现为增殖--凋亡之间的动态平衡。

这个状态是环境与癌细胞转录调控机制之间发生串扰的结果,如转移前生态位(PMN)中存在的骨形态发生蛋白(BMP)、生长停滞特异性蛋白6,都会诱导癌细胞进入休眠。

休眠是一种可逆的静止状态,癌细胞进入这种状态后仍表达Ki67增殖抗原,此时只是ERK1/2与P38之间的平衡关系改动。

Signal Transduct Target Ther. 2020;5(1):28.

休眠阶段的癌细胞不会继续转移,因此该阶段也被研究作为癌症治疗的潜在靶点。

不过,在发现转移时癌细胞可能已经定植到远处,而针对定植阶段可能才是更合适的治疗策略。

定植阶段

癌症适应基因对于癌细胞定植非常重要,上面提到的环境挑战如氧化应激、缺氧环境、营养不足、免疫监视等都是癌细胞面临的生存问题。癌症适应基因则可以帮助癌细胞缓解这种情况,通过各种途径为癌细胞提供生存优势,促进定植和癌症进展。

Trends Cancer. 2023;9(1):69-82. 

癌症适应基因有以下三个显著特征:
1)不具有癌症驱动基因相似的转化能力;
2)通过减轻压力直接促进癌症进展;

3)生理条件下对正常细胞作用不大。

这些基因包括:

基因
与定植相关的特点
MTDH抑制抗原递呈,促进免疫逃避
L1CAM通过层粘连蛋白促进癌细胞在血管周围扩散和生长
JAG1
激活成骨、破骨细胞中Notch信号,促进溶骨性骨转移
NGFR
促进癌细胞干性
SPARC
重塑TME
LOXL2
重塑TME
PD-L1
诱导T细胞耗竭
TRIB3
增加Warbutg效应
CD133
定植阶段早期促进癌细胞存活
FUT4
促进癌细胞与脑内皮细胞相互作用
CD112
诱导免疫抑制性TME
CD155
增强癌细胞存活,诱导免疫抑制
LGALS9
诱导免疫抑制性TME

*以上在肿瘤原发部位有不同功能

小结

转移是一个复杂的过程,针对性药物需要不止一种才能有效抑制。采用联合治疗模型同时靶向多个途径似乎才是对抗转移的关键。

参考资料

  1. Gerstberger S, Jiang Q, Ganesh K. Metastasis. Cell. 2023;186(8):1564-1579. 

  2. Fares J, Fares MY, Khachfe HH, Salhab HA, Fares Y. Molecular principles of metastasis: a hallmark of cancer revisited. Signal Transduct Target Ther. 2020;5(1):28. Published 2020 Mar 12. 

  3. Suvilesh KN, Manjunath Y, Pantel K, Kaifi JT. Preclinical models to study patient-derived circulating tumor cells and metastasis. Trends Cancer. 2023;9(4):355-371. 

  4. Raudenská M, Petrláková K, Juriňáková T, et al. Engine shutdown: migrastatic strategies and prevention of metastases. Trends Cancer. 2023;9(4):293-308. doi:10.1016/j.trecan.2023.01.001

  5. Shen M, Kang Y. Cancer fitness genes: emerging therapeutic targets for metastasis. Trends Cancer. 2023;9(1):69-82. 


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